X射线望远镜光学系统一般采用沃尔特Ⅰ型──抛物面焦点与双曲面的后焦点重合的同轴光学系统。其焦平面通过双曲面的前焦点。按照制作工艺来划分,X射线望远镜的研制已经历三代。第一代镜面是铝制的,效率为1%，1963年用这种望远镜拍摄到分辨率为几角分的照片,可看出太阳上存在着X射线发射区。第二代镜面是在光学抛光的不锈钢模上电铸镍，它的效率在8.3埃处约为20%。1965年，曾用它摄得太阳像,分辨率为30,发现大面积弱发射区。第三代镜面已在天空实验室的望远镜装置上使用，一个是利用熔石英做镜面材料，另一个是由两套同轴共焦系统进行套迭组成。镜坯采用铝材，表面镀镍磷合金，分辨率可达1～2，能观测到许多日冕亮点。
